一种结合计算与实验的方法来重新研究巴特勒罗夫反应

《Communications Chemistry》：A combined computational and experimental approach to revisit the Butlerov reaction

　　

摘要

巴特勒罗夫反应，又称福尔莫斯反应，是指在氢氧化钙存在下甲醛转化为多种糖类混合物的反应，最终会导致糖类降解并生成难以分析的焦油。这一复杂的反应机制长期以来一直吸引着研究人员的兴趣，不仅因为它在食品领域糖类合成方面具有潜在应用价值，还因为它与益生元化学密切相关。1959年，布雷斯洛提出了四糖通过逆醛醇反应自催化生成乙二醛的理论，这一观点在大多数文献中都有提及；不过，该机制最近又引发了争议。本研究旨在通过从第一性原理出发自动生成反应产物以及运用密度泛函理论进行自由能计算来探索这一反应路径。我们对所获得的化学网络的动力学进行了模拟，并与实验结果进行了比较。为避免因糖类的反应性差异而导致检测结果出现偏差，我们没有使用任何衍生化试剂来进行糖类鉴定。我们的研究结果与最新文献一致，表明主要生成的是C7支链酮糖，而且无需借助自催化机制即可解释这些结果。此外，我们还用不同的糖类作为起始物对模型进行了测试，结果也与已发表的数据相符。